CN102341465B - 喷墨记录油墨、墨盒、喷墨记录装置和油墨记录物 - Google Patents

喷墨记录油墨、墨盒、喷墨记录装置和油墨记录物 Download PDF

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Abstract

喷墨记录油墨，其至少包括颜料、树脂细颗粒、水溶性有机溶剂和水，其中聚合物链接枝到所述颜料的表面，以及聚合物链由至少一种单体单元组成，所述单体单元选自由以下化学式(1)～(4)表示的单体：化学式(1)中R1表示H或CH3，且″n″表示碳原子数；化学式(2)中R2和R3各自表示H或CH3，且″m″表示重复单元数；化学式(3)中R4和R5各自表示H或CH3，且″p″为重复单元数；以及化学式(4)中R6和R7各自表示H或CH3，且″k″和″l″各自表示重复单元数
Figure DDA0000088241560000011

Description

喷墨记录油墨、墨盒、喷墨记录装置和油墨记录物
技术领域
本发明涉及喷墨记录油墨、含有所述喷墨记录油墨的墨盒、安装有所述墨盒的喷墨记录装置、以及用所述油墨印刷的记录物。
背景技术
使用颜料作为着色剂(色料)的喷墨记录油墨(以下简称为″油墨″)，以及使用树脂作为粘结剂以改进颜料在记录介质上的固着性的方法是公知的。
例如，专利文献1公开了含有树脂细颗粒作为固着颜料的组分的油墨。然而，当这样的常规油墨在记录装置中使用且附着到喷嘴板的油墨干燥时，油墨不利地形成膜且该膜固着到喷嘴板。虽然，为了解决该问题，已经基于树脂成膜的最低温度等进行了某些工作，但是没有进行过关注于颜料改进的工作。
同时，虽然表面上接枝有聚合物链的颜料是已知的(参见专利文献2等)，但是没有进行过进一步研究与颜料固着到喷嘴板有关的聚合物链接枝颜料的工作。
文献列表
专利文献
PTL 1：日本专利申请公开(JP-A)2001-329199
PTL 2：日本专利(JP-B)3264821
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供含有树脂细颗粒但不会固着到喷嘴板的喷墨记录油墨、含有所述油墨的墨盒、安装有所述墨盒的喷墨记录装置、以及用所述油墨印刷的记录物。
解决问题的方案
本发明人已经原创性地发现了接枝聚合有特定的聚合物链的颜料的作用，使得附着到且固化(solidify)在喷嘴板上的油墨可通过在该油墨中使用这样的颜料而分离，从而实现了本发明。具体而言，本发明人发现有益的是在含有颜料和树脂细颗粒的水性油墨中使用表面接枝有由具有低表面能位点的单体单元(如聚环氧烷烃单体单元)和长链烷基单体单元组成的聚合物链的颜料，其产生有利的油墨固着性能，因为颜料可充当确保记录介质上有利的固着性能和防止油墨与喷嘴板粘结的组分。
据此，上述问题通过以下发明<1>至<6>得以解决。
<1>喷墨记录油墨，其至少包含颜料、树脂细颗粒、水溶性有机溶剂和水，其中聚合物链接枝到所述颜料的表面，以及聚合物链由至少一种单体单元组成，所述至少一种单体单元选自由以下化学式(1)～(4)表示的单体：
Figure BDA0000088241540000021
化学式(1)
在化学式(1)中，R1表示H和CH3之一，且″n″表示碳原子数；
Figure BDA0000088241540000022
化学式(2)
在化学式(2)中，R2和R3各自表示H和CH3之一，且″m″表示重复单元数；
Figure BDA0000088241540000031
化学式(3)
在化学式(3)中，R4和R5各自表示H和CH3之一，且″p″表示重复单元数；以及
Figure BDA0000088241540000032
化学式(4)
在化学式(4)中，R6和R7各自表示H和CH3之一，且″k″和″l″各自表示重复单元数。
<2>根据<1>所述的喷墨记录油墨，其中所述树脂细颗粒的体均粒径小于各自接枝有聚合物链的所述颜料颗粒的体均粒径。
<3>根据<1>和<2>之一所述的喷墨记录油墨，其中所述喷墨记录油墨进一步包括碳颗粒，所述碳颗粒进行过表面氧化处理的且没有聚合物接枝到其上。
<4>墨盒，其至少包括容器和根据<1>～<3>中任一项所述的喷墨记录油墨，其中所述容器含有所述喷墨记录油墨。
<5>喷墨记录装置，其至少包括根据<4>所述的墨盒，其中所述墨盒安装在所述喷墨记录装置中。
<6>油墨记录物，其至少包括根据<1>～<3>中任一项所述的喷墨记录油墨，其中所述油墨记录物使用所述喷墨记录油墨印刷。
发明的有利效果
根据本发明，可以提供含有树脂细颗粒但不与喷嘴板粘结的喷墨记录油墨、含有所述油墨的墨盒、安装有所述墨盒的喷墨记录装置、以及用所述油墨印刷的记录物。
附图说明
图1是用于描绘本发明的喷墨记录装置的实例的视图。
具体实施方式
以下是上述本发明的详细描述。
(喷墨记录油墨)
本发明的喷墨记录油墨是水性油墨，其中由至少一种单体单元组成的聚合物链接枝到颜料的表面上，所述单体单元选自由以上化学式(1)～(4)表示的单体。
其表面上用聚合物链接枝聚合的颜料，如上述那些，可通过以下合成：使存在于颜料表面上的官能团，如羧基、酚羟基和偶氮基团，与能与这些官能团反应的单体自由基聚合；将聚合引发基团如过氧化酯基和三氯乙酰基引至颜料的表面以引发接枝链的扩链；使聚合物的末端官能团与存在于颜料表面上的官能团反应；以及使聚合物在颜料表面上的官能团处逐步扩链以将多支化的聚合物接枝到颜料表面上。
在这些用于合成的方法中，尤其优选使存在于颜料表面上的官能团与能与这些官能团反应的单体自由基聚合。
由化学式(1)表示的且均含有长链烷基的乙烯基单体，和由化学式(2)～(4)表示的亚烷基二醇单体具有弱的与基材粘结的趋势使得它们不太可能与其上排列有喷嘴的板粘结。上述单体还起到当树脂组分由于干燥而形成膜时防止树脂组分与喷嘴板粘结的作用，所述树脂组分作为固着组分以树脂细颗粒的形式引入油墨中。此外，与喷嘴板粘结的油墨可通过头清洁操作而容易地除去，因为油墨可在与基材接触的界面处脱离，即使当油墨的外表面已经干燥时。由此，头清洁操作防止油墨污迹在喷嘴板上积聚。
在化学结构(1)中，优选的是碳原子数″n″为12～18。当碳原子数″n″为12或更大时，可充分地防止树脂与喷嘴板结合，并且当碳原子数″n″为18或更小时，可确保颜料分散体的储存稳定性。
在化学结构(2)中，优选的是重复单元数″m″为4～12，且在化学结构(3)中，优选的是重复单元数″p″为6～9。当重复单元数″m″为4或更大且数″p″为6或更大时，使用具有如上规定的″m″和″p″的单体的油墨能够充分防止树脂与喷嘴板粘结。当″m″为12或更小且″p″为9或更小时，可对于不同的颜料分散体确保适当的储存稳定性，并且可保持印刷图像的适当浓度。
在化学结构(4)中，优选的是重复单元数之和″k+l″为4～12。当重复单元数之和″k+l″为4或更大时，使用具有如上规定的″k″和″l″的单体的油墨能够充分防止树脂与喷嘴板粘结。当重复单元数之和″k+l″为12或更小时，可对于不同的颜料分散体确保适当的储存稳定性，并且可保持印刷图像的适当浓度。
本发明的油墨中所使用的彩色颜料的实例包括酞菁蓝、酞菁绿、喹吖啶酮、蒽醌、二萘嵌苯、(硫代)靛类、杂环黄和皮蒽酮。
酞菁蓝的典型实例包括铜酞菁蓝及其衍生物(颜料蓝15)。
喹吖啶酮的典型实例包括颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。
蒽醌的典型实例包括颜料红43、颜料红194(芘酮红)、颜料红216(溴化皮蒽酮红)和颜料红226(皮蒽酮红)。
二萘嵌苯的典型实例包括颜料红123(朱红)、颜料红149(猩红)、颜料红179(栗色)、颜料红190(红色)、颜料紫、颜料红189(黄色暗红(Yellow ShadeRed))和颜料红224。
(硫代)靛类的典型实例包括颜料红86、颜料红87、颜料红88、颜料红181、颜料红198、颜料紫36和颜料紫38。
杂环黄的典型实例包括颜料黄117和颜料黄138。
其它彩色颜料的实例描述于Colour Index，第3版(The Society of Dyersand Colourists，1982)中。
本发明的油墨中所使用的黑色颜料的实例包括炭黑。特别优选初级粒径为10nm至40nm、BET比表面积为50m2/g至300m2/g、且DBP吸油量为40mL/100g至150mL/100g的炭黑。其具体实例包括#2700、#2650、#2600、#2450B、#2400B、#2350、#2300、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#900、#850、#750B、MCF88、#650B、MA600、MA77、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA100S、MA220、MA230、MA200RB、MA14、#52、#50、#47、#45、#45L、#44、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#95、#85、CF9和#260(Mitsubishi Chemical Corporation制)；Raven 700、Raven5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500和Raven 1255(ColumbianChemicals Company制)；Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、MogulL、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300和Monarch 1400(Cabot Corporation制)；COLOUR BLACK FW1、COLOUR BLACK FW2、COLOUR BLACK FW2V、COLOUR BLACK FW18、COLOUR BLACK FW200、COLOUR BLACKS150、COLOUR BLACK S160、COLOUR BLACK S170、PRINTEX 35、PRINTEX U、PRINTEX V、PRINTEX 140U、PRINTEX 140V、SPECIALBLACK 6、SPECIAL BLACK 5、SPECIAL BLACK 4A和SPECIAL BLACK4(Degussa Japan Co.，Ltd.制)；TOKABLACK#8500、TOKABLACK#8300、TOKABLACK #7550、TOKABLACK #7400、TOKABLACK #7360、TOKABLACK #7350、TOKABLACK #7270、TOKABLACK #7100(TokaiCarbon Co.Ltd制)；以及SHOBLACK N110、SHOBLACK N220、SHOBLACKN234、SHOBLACK N339、SHOBLACK N330、SHOBLACK N326、SHOBLACK N330T、SHOBLACK MAF和SHOBLACK N550(CABOTJAPAN K.K.制)。然而，可用于本发明的炭黑不限于这些炭黑。
可引至表面的接枝聚合物链的数目随着通过表面氧化处理引至炭黑颗粒表面的官能团的数目而增加。
炭黑的氧化处理的方法没有特别限制，可取决于预期目的适当选择，并且为，例如，使用氧化气体如臭氧的气相氧化，或使用液体氧化剂的液相氧化。液体氧化剂的实例包括过氧化氢、碘水溶液、次氯酸盐、亚氯酸盐、硝酸、高锰酸盐、重铬酸盐和过硫酸盐。
油墨中接枝有聚合物链的颜料颗粒的量优选为4质量％至15质量％，且更优选5质量％至12质量％。当油墨中颜料颗粒的量小于4质量％时，可能无法获得足够的图像浓度。当油墨中颜料颗粒的量大于15质量％时，喷出稳定性可能由于油墨的高粘度而劣化。
油墨可进一步含有表面上没有接枝聚合物链而是具有亲水官能团的颜料颗粒。这样的表面上没有接枝聚合物的颜料颗粒当与固着树脂引入油墨中时且当油墨干燥时具有引起油墨固化的趋势。然而，表面上没有接枝聚合物的颗粒如果与表面接枝有本发明的聚合物链的颜料一起使用可防止油墨与喷嘴板粘结。
用于本发明的油墨中的树脂细颗粒的实例包括丙烯酸类树脂、乙酸乙烯酯树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸酯-苯乙烯树脂、丙烯酸类/有机硅树脂、丁二烯树脂、苯乙烯树脂、氨基甲酸酯树脂和丙烯酸类氨基甲酸酯树脂。从改进耐磨性(即，耐摩擦性)和耐标记笔性(即，对叠加的油墨如标记笔的油墨的耐性)的观点来看，优选地，在油墨中使用改性的丙烯酸类树脂，如这些树脂中的丙烯酸酯-苯乙烯树脂、丙烯酸类/有机硅树脂、和丙烯酸类氨基甲酸酯树脂的水性分散体。尤其是，改性的丙烯酸类树脂如丙烯酸酯-苯乙烯树脂、丙烯酸类/有机硅树脂、和丙烯酸类氨基甲酸酯树脂由于它们与接枝到本发明颜料表面的聚合物链的高相容性而具有充分防止含有它们的油墨与喷嘴板粘结的趋势，并且它们的储存稳定性优异，因此是优选的。
树脂细颗粒以树脂细颗粒与颜料的质量比优选为0.2∶1至0.8∶1的量加入到油墨。当树脂细颗粒的质量比小于0.2时，含有该树脂细颗粒和颜料的油墨可能无法产生足够的固着性能。当树脂细颗粒的质量比大于0.8时，含有该树脂细颗粒和颜料的油墨可能产生差的储存性，可能易于在喷嘴上干燥和固化，并且可能产生差的喷出性。
树脂细颗粒的体均粒径优选小于表面接枝有聚合物链的各颜料颗粒的体均粒径。当该树脂细颗粒的体均粒径大于该颜料颗粒的体均粒径时，含有该树脂细颗粒和该颜料颗粒的油墨可能易于在喷嘴上干燥和固化，并且可能产生差的喷出性。此外，树脂细颗粒的体均粒径优选为200nm或更小，从而防止喷嘴和过滤器被含有该树脂细颗粒和该颜料颗粒的油墨所堵塞。
用于本发明油墨的水溶性有机溶剂没有特别限制，并且可根据预期目的适当选择。用于本发明油墨的水溶性有机溶剂可从多种已知的水溶性有机溶剂中选择来使用，并且从溶解性和防止由于油墨的水蒸发而导致差的油墨喷射的有效性来看，优选为甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、四甘醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，6-己二醇、聚乙二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，6-己三醇、硫代二甘醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、或N-羟乙基-2-吡咯烷酮。这些可单独或组合使用。
油墨中水溶性有机溶剂的量优选为15质量％至40质量％，且更优选为20质量％至35质量％。当油墨中水溶性有机溶剂的量过小时，油墨趋于在喷嘴上干燥且可能无法良好地喷出油墨滴。当油墨中水溶性有机溶剂的量过大时，含有水溶性有机溶剂的油墨的粘度增大且可能超出油墨粘度的合适范围。
本发明的油墨可含有表面活性剂，如选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂和氟化表面活性剂的那些。这些可单独或组合使用。
阴离子表面活性剂的实例包括：盐如烷基烯丙基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷基磷酸盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基磺酸基琥珀酸盐、烷基酯硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、烷基芳基醚磷酸盐、烷基芳基醚硫酸盐、烷基芳基醚酯硫酸盐、烯属磺酸盐、烷烃烯属磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、醚羧酸盐、磺酸基琥珀酸盐、α-磺酸基脂肪酸酯、脂肪酸盐、高级脂肪酸与氨基酸的缩合物、以及如环烷酸盐的盐。
非离子型表面活性剂的实例包括基于炔二醇的表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、和聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯。
阳离子表面活性剂的实例包括烷基胺盐、二烷基胺盐、脂族胺盐、苯甲烃铵盐、季铵盐、烷基吡啶
Figure BDA0000088241540000081
盐、咪唑
Figure BDA0000088241540000082
盐、锍盐和
Figure BDA0000088241540000083
盐。
两性表面活性剂的实例包括咪唑啉衍生物如咪唑
Figure BDA0000088241540000084
甜菜碱、二甲基烷基月桂基甜菜碱、烷基甘氨酸和烷基二(氨乙基)甘氨酸。
本发明的油墨可额外含有作为渗透剂的具有7～11个碳原子的二醇化合物。油墨中二醇化合物的量优选为1质量％至5质量％。当油墨中二醇化合物的量小于1质量％时，含有该二醇化合物的油墨可能无法充分渗透到记录介质中。当油墨中二醇化合物的量大于5质量％时，含有该二醇化合物的油墨的储存稳定性可能劣化。
合适的二醇化合物的实例包括2-乙基-1，3-己二醇和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
向油墨中加入渗透剂可改进油墨对记录纸的渗透性能，可在传送和摩擦纸时防止纸的污染，并且可在记录介质的记录面翻转以在记录介质的两面上均进行印刷时防止油墨附着到传送带和传送带被油墨污染，从而利用该油墨形成优异的图像。
而且，如果需要，本发明的油墨可额外含有多种已知的添加剂，如pH调节剂、防锈剂、防腐/抗真菌剂、紫外线吸收剂和红外线吸收剂。
pH调节剂没有特别限制，只要它们不会不利地影响所配制的油墨并且能将油墨调节至pH为7或更高。可根据预期用途使用任何给定的物质。
pH调节剂的实例包括胺，如二乙醇胺和三乙醇胺；碱金属元素的氢氧化物，如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾；铵的氢氧化物；季铵的氢氧化物；季
Figure BDA0000088241540000091
的氢氧化物；以及碱金属的碳酸盐，如碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾。
防锈剂的实例包括酸式亚硫酸盐、硫代硫酸钠、硫代二甘醇酸铵、亚硝酸二异丙基铵、四硝酸季戊四醇酯、亚硝酸二环己基铵、和苯并三唑。
防腐/抗真菌剂的实例包括1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、苯甲酸钠、脱氢醋酸钠、山梨酸钠、五氯苯酚钠、和2-吡啶硫醇-1-氧化钠。
本发明的油墨在25℃下的粘度优选为5mPa·s至20mPa·s，且更优选6mPa·s至12mPa·s。大于20mPa·s的粘度可能使得难以确保喷出稳定性。
本发明的油墨在20℃下的表面张力优选为23mN/m至40mN/m。当油墨的表面张力小于23mN/m时，该油墨可能导致在记录介质上显著铺展，或者无法产生稳定的喷射。当油墨的表面张力大于40mN/m时，油墨可能无法充分渗透到记录介质中，需要更长的时间使其干燥。
本发明的油墨优选具有7～10的pH值。
油墨的物理性质可能在其长的储存期间改变。尤其是当油墨在加热处理后储存时，油墨的粘度可能增大或者油墨的pH可能降低。优选使油墨的这种物理性质的改变尽可能的小。例如，优选地，在60℃储存两周后，油墨粘度的增大率在5％以内且油墨pH的降低率在-5％以内。
本发明的油墨在使用时可容纳在墨盒的容器中。对于容器，可使用现有技术中已知的容器。
此外，墨盒可安装在喷墨记录装置上使用。
而且，可用根据喷墨记录方法运行的图像记录装置(例如，打印机)用本发明的油墨印刷油墨记录物。由此生产的油墨记录物具有高品质图像且没有油墨在其上铺展，该油墨记录物随时间的稳定性优异，并且可合适地作为其上记录有多种印刷物或图像的材料等用于各种用途。
构成以上油墨记录物的记录介质没有特别限制，并且可根据预期目的适当选择。其实例包括普通纸、光泽纸、特殊纸、布、膜、和OHP片。这些可单独或组合使用。
以下将参考图1描述喷墨记录装置的实例。该喷墨记录装置将喷出例如具有不同颜色(黑色、黄色、青色和品红色)的四种油墨到记录介质如印刷纸上以在其上形成图像。
喷墨记录装置1装有喷出具有各颜色的油墨的四个喷墨头11、安装有四个喷墨头11的滑架12、滑架12通过驱动系统(未示出)沿着其在主扫描方向(图1中的水平方向)上移动的导杆13、和在副扫描方向(图1中的竖直方向)上传送印刷纸P的纸传送机构14。纸传送机构14进一步装有通过驱动系统(未示出)旋转的传送辊15、张力辊16、和在两个辊之间拉伸的传送带17。
各喷墨头11装有由压电元件组成的压电致动器。当然，各喷墨头11可装有配置成喷出油墨的另一类型的致动器，如热致动器、形状记忆合金致动器、或静电致动器。
而且，喷墨记录装置1装有四个墨盒18(该墨盒18含有具有各颜色的油墨)、安装在滑架12上且延伸到各喷墨头11的四个副槽19、和油墨供应管(未示出)，墨盒18通过该油墨供应管与各副槽19连通，使得各墨盒18中所含的各颜色的油墨经由各副槽19供应到各喷墨头11。换言之，喷墨记录装置1的液体流动通道由油墨供应管、副槽19和喷墨头11中的流动通道组成。注意，油墨供应管进一步装有配置成向副槽19供应墨盒18中的油墨的供应泵(未示出)。
喷墨头11可装有一排或两排喷嘴。当喷墨头11装有两排喷嘴时，喷墨头11可各自从各排喷嘴喷出两种类型的油墨。在这种情况下，只要一种油墨含有表面接枝有本发明的聚合物链的颜料，油墨与喷嘴基板的粘结就可得到有效的避免，即使另一种油墨不含有本发明的颜料，因为两种油墨在喷嘴基板上通过清洁操作如吸取或擦拭而混合在一起。
喷嘴板由金属材料(例如，通过电铸制造的Ni涂层)制成且形成为具有许多喷嘴，所述喷嘴为配置成使油墨滴从其飞出的细喷出孔。在喷嘴板的油墨喷出面(喷嘴表面侧)上经常设置拒墨层以稳定油墨滴的形成和飞行性能，从而产生高品质图像。拒墨层的材料没有特别限制，只要其是拒墨的；其具体实例包括氟化拒水材料和有机硅拒水材料。
形成拒墨层的方法根据油墨的物理性质适当地选择，并且为，例如，PTFE-Ni共析电镀、用氟树脂电沉积涂覆、蒸发性氟树脂(如氟化沥青)的气相沉积涂覆、使用溶剂将有机硅树脂或氟树脂涂布在喷嘴板表面上并将它们烧结到喷嘴板表面等。
拒墨层的表面粗糙度Ra优选为0.2μm或更小。当使用表面粗糙度为0.2μm或更小的拒墨层时，可减少擦拭时未从拒墨层擦掉的油墨残余量。此外，喷嘴板优选具有小于油墨的表面张力的临界表面张力。
本发明的油墨显著和有效地防止油墨与具有如上所述的拒墨层的喷嘴板粘结。
实施例
以下，将参考实施例和比较例进一步详细地描述本发明，然而，本发明不限于公开的实施例。
<合成实施例1>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
向20g比表面积为260m2/g且DBP吸油量为69mL的炭黑(#960，Mitsubishi Chemical Corporation制)加入20g的2，2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]，并使炭黑与2，2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]在500mL甲醇中于65℃反应36小时。
在反应结束后，将产物过滤，由此制得的滤饼用甲醇洗涤并干燥以制备引入有偶氮基团的炭黑。
使引入有偶氮基团的炭黑(10g)与100g甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(BLEMMER PME-200，NOF CORPORATION制)和1g过氧化苯甲酰在500mL四氢呋喃中于氮气氛下在60℃反应10小时。由该反应获得的产物用甲醇洗涤并过滤，然后将由此获得的滤饼干燥，用1mol/L氢氧化钠水溶液将滤饼调节至pH为8，进一步调节滤饼的水含量，并使用已引入到滤饼中的0.8mm玻璃珠对滤饼进行分散处理以制备炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(2)表示的单体单元(R2＝CH3，R3＝CH3，且″m″＝4)组成的聚合物链。由此制备的炭黑颜料颗粒的体均粒径为95nm。
<合成实施例2>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(2)表示的单体单元(R2＝CH3，R3＝CH3，且″m″＝12)组成的聚合物链，除了将BLEMMER PME-200变为甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(BLEMMER PME-550，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为101nm。
<合成实施例3>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(3)表示的单体单元(R4＝H，R5＝H，且″p″＝9)组成的聚合物链，除了将BLEMMER PME-200变为单丙烯酸聚丙二醇酯(BLEMMER AP-550，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为98nm。
<合成实施例4>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(3)表示的单体单元(R4＝H，R5＝H，且″p″＝6)组成的聚合物链，除了将BLEMMER PME-200变为单丙烯酸聚丙二醇酯(BLEMMER AP-400，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为100nm。
将喹吖啶酮(30g)、20mL己二酰二氯和20mL吡啶混合在800mL四氢呋喃中，并将混合物在60℃搅拌2小时。
随后，将由此制得的酰基喹吖啶酮过滤并用四氢呋喃洗涤。将由此制得的滤饼与200mL叔丁基过氧化物和5g氢氧化钠混合，并使混合物在氮气氛下反应10小时。在反应结束后，将由此制得的产物过滤，用甲醇洗涤并干燥以制备引入有叔丁基过氧化酯基的喹吖啶酮。
将由此制备的喹吖啶酮(10g)与100g丙烯酸硬脂酯混合，并在搅拌的同时使混合物于氮气氛下在70℃反应30分钟以制备反应产物。
将由此获得的反应产物用甲醇洗涤并过滤，然后将由此获得的滤饼干燥，用1mol/L氢氧化钠水溶液将滤饼调节至pH为8，进一步调节滤饼的水含量，以制备喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(1)表示的单体单元(R1＝H且″n″＝18)组成的聚合物链。该喹吖啶酮颜料的体均粒径为122nm。
<合成实施例6>(接枝有聚合物链的喹吖啶酮颜料的分散体)
以与合成实施例5中相同的方式合成喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(1)表示的单体单元(R1＝H，且″n″＝12)组成的聚合物链，除了将丙烯酸硬脂酯变为丙烯酸月桂酯(BLEMMER LA，NOF CORPORATION制)。由此合成的喹吖啶酮颜料颗粒的体均粒径为117nm。
<合成实施例7>(接枝有聚合物链的喹吖啶酮颜料的分散体)
以与合成实施例5中相同的方式合成喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(4)表示的单体单元(R6＝CH3，R7＝H，″k″＝3.5且″l″＝2.5)组成的聚合物链，除了将丙烯酸硬脂酯变为单甲基丙烯酸聚(乙二醇/丙二醇)酯(BLEMMER 50PEP-300，NOFCORPORATION制)。由此合成的喹吖啶酮颜料颗粒的体均粒径为120nm。
<合成实施例8>(接枝有聚合物链的喹吖啶酮颜料的分散体)
以与合成实施例5中相同的方式合成喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(4)表示的单体单元(R6＝CH3，R7＝H，″k″＝5且″l″＝2)组成的聚合物链，除了将丙烯酸硬脂酯变为单甲基丙烯酸聚(乙二醇/丙二醇)酯(BLEMMER 70 PEP-350，NOFCORPORATION制)。由此合成的喹吖啶酮颜料颗粒的体均粒径为123nm。
<合成实施例9>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(2)表示的单体单元(R2＝CH3，R3＝CH3，且″m″＝12)组成的聚合物链，除了将BLEMMER PME-200变为甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(BLEMMER PME-550，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为102nm。
<合成实施例10>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由化学式(3)表示的单体单元(R4＝H，R5＝H，且″p″＝13)组成的聚合物链，除了将BLEMMER PME-200变为甲基丙烯酸聚丙二醇酯(BLEMMER PP-800，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为103nm。
<合成实施例11>(接枝有聚合物链的喹吖啶酮颜料的分散体)
以与合成实施例5中相同的方式合成喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(1)表示的单体单元(R1＝H，且″n″＝22)组成的聚合物链，除了将丙烯酸硬脂酯变为丙烯酸山萮酯。由此合成的喹吖啶酮颜料颗粒的体均粒径为120nm。
<合成实施例12>(接枝有聚合物链的喹吖啶酮颜料的分散体)
以与合成实施例5中相同的方式合成喹吖啶酮颜料的水性分散体(固含量：18％)，该喹吖啶酮颜料的表面接枝有由化学式(4)表示的单体单元(R6＝CH3，R7＝H，″k″＝3.5且″l″＝2.5)组成的聚合物链，除了将丙烯酸硬脂酯变为甲基丙烯酸苯氧基聚(乙二醇/丙二醇)酯(BLEMMER 50EP-300，NOFCORPORATION制)。由此合成的喹吖啶酮颜料颗粒的体均粒径为123nm。
<合成实施例13>(接枝有聚合物链的炭黑颜料的分散体)
以与合成实施例1中相同的方式合成炭黑颜料的水性分散体(固含量：18％)，该炭黑颜料的表面接枝有由以下化学式表示的单体单元组成的聚合物链，
除了将BLEMMER PME-200变为甲基丙烯酸苯氧基聚乙二醇酯(BLEMMERAAE-50，NOF CORPORATION制)。由此合成的炭黑颜料颗粒的体均粒径为97nm。
<制备实施例1>(进行了表面氧化处理的炭黑颜料颗粒的分散体)
将比表面积为260m2/g且DBP吸油量为69mL的炭黑(#960，MitsubishiChemical Corporation制)(300g)混合到1,000mL水中，将450g次氯酸钠滴加到炭黑的分散体中，然后将由此制得的混合物在100℃下搅拌10小时。由此获得的浆料用孔径为5μm的膜过滤器过滤，并用水洗涤。将由此获得的颜料固体物再分散在3,000mL水中，通过用氢氧化钾中和将由此制得的分散体调节至pH为7，然后残留的盐通过超滤膜分离并且分散体中水的量控制为使得分散体中颜料的浓度为18％。分散体中由此获得的颜料的体均粒径为96nm。
(实施例1～22以及比较例1和2)
制备具有表1～3中规定的各配方的油墨组合物，且用氢氧化钠将各组合物调节至pH为9。随后，用平均孔径为0.8μm的膜过滤器过滤油墨组合物以制备油墨。
注意，实施例15不含渗透剂；实施例16含有氟化表面活性剂；并且实施例17和18使用其上无聚合物链且进行过表面氧化处理的颜料，以及表面接枝有聚合物链的颜料。此外，比较例1含有表面接枝有除由化学式(1)～(4)表示的聚合物链以外的聚合物链的颜料；并且比较例2含有其上无聚合物链的颜料。
如下评价上述实施例和比较例的各油墨的性能。结果示于表4～6中。
<油墨粘度>
油墨的粘度在25℃用RL-500(Toki Sangyo Co.Ltd.制)测量。
<油墨颗粒的体均粒径>
油墨用纯水稀释，且各油墨的体均粒径(D50％)用粒度分析仪(MicrotracUPA，NIKKISO Co.，LTD制)确定。
<油墨表面张力>
各油墨的表面张力在23℃±2℃用静态表面张力计(BVP-Z，KyowaInterface Science Co.，Ltd.制)确定。
<油墨的pH>
各油墨的pH在23℃±2℃用pH计(HM-A，DKK-TOA CORPORATION制)确定。
<图像浓度>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，然后以600dpi的分辨率在一张Type 6200纸(Ricoh Business Expert，Ltd.制)上打印图像。在印有图像的纸张干燥后，用反射型Color Spectro Densitometer(X-Rite，Incorporated制)测量纸张上印刷的图像的浓度。
<耐磨性>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，然后以600dpi的分辨率在一张Type 6200纸(Ricoh Business Expert，Ltd.制)上打印图像。在印有图像的纸张干燥后，用棉布摩擦纸张上的印刷图像10次，并且目视检查颜料转移到棉布的程度以根据以下标准评价各油墨的耐磨性。
[评价标准]
A：在棉布上几乎未发现颜料污迹。
B：发现少许颜料污迹。
C：发现许多颜料污迹。
<耐标记笔性>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，然后以600dpi的分辨率在一张Type 6200纸(Ricoh Business Expert，Ltd.制)上打印图像。在印有图像的纸张干燥后，用黄色荧光标记笔(OPTEX，ZEBRA CO.LTD.制)标记纸张上的印刷字符，并且检查印刷字符刮擦的程度以根据以下标准评价各油墨的耐标记笔性。
[评价标准]
A：标记未在字符上导致擦痕。
B：标记在字符上导致少许擦痕。
C：标记在字符上导致许多擦痕且在标记笔的笔尖处发现颜料污迹。
<连续喷出性>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，然后以600dpi的分辨率在32℃温度和30％RH下在200张Type 6200纸(Ricoh Business Expert，Ltd.制)上连续打印图像。监测该连续印刷期间喷出的扰乱或故障以根据以下标准评价各油墨的连续喷出性。
[评价标准]
A：在喷出中未发现扰乱或故障。
B：在3个以下的喷嘴的喷出中发现扰乱或故障。
C：在4个以上的喷嘴的喷出中发现扰乱或故障。
<间歇后的喷出性>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，并对所有颜色进行清洁，然后使该装有各油墨的喷墨打印机在32℃温度和30％RH下闲置一个月。在一个月的闲置间歇后，使喷墨印刷机进行测试印刷以检查喷嘴状态，并且检查喷出中的扰乱或故障以根据以下标准评价各油墨的间歇后的喷出性。
[评价标准]
A：在喷出中未发现扰乱或故障。
B：在3个以下的喷嘴的喷出中发现扰乱或故障。
C：在4个以上的喷嘴的喷出中发现扰乱或故障。
<双面印刷性>
向喷墨打印机(IPSIO GX5000，Ricoh Company，Ltd.制)中装入实施例1～22以及比较例1和2的各油墨，然后以600dpi的分辨率在25℃温度和50％RH下在一张Type 6200纸(Ricoh Business Expert，Ltd.制)的两面上均打印图像而无中间干燥时间。检查纸张翻面时图像上可能产生的擦痕以根据以下标准评价各油墨的双面印刷性。
[评价标准]
A：未在图像上发现擦痕。
B：发现模糊的点状擦痕。
C：发现源于印刷图像的大量擦痕。
<油墨储存性>
将实施例1～22以及比较例1和2的油墨置于各墨盒中，并在60℃下储存两周，并且监测油墨粘度的百分变化率。
[评价标准]
A：粘度的百分变化率小于5％。
B：粘度的百分变化率为5％以上且小于10％。
C：粘度的百分变化率为10％以上。
<油墨与喷嘴板的粘结>
将实施例1～22以及比较例1和2的各油墨滴递送到喷嘴板(由Ni制成的有机硅拒水涂层)并在50℃的恒温浴中放置5小时。带有干燥的油墨滴的喷嘴板从恒温浴中取出并冷却后，浸渍于烧杯内的水中，并将与喷嘴板粘结的油墨洗掉。目视检查油墨在洗涤后仍残留在喷嘴板上的程度以根据以下标准评价各油墨的粘结强度。
[评价标准]
A：与喷嘴板粘结的油墨完全从喷嘴板分离，并且在喷嘴板上未发现残留的油墨。
B：与喷嘴板粘结的油墨完全从喷嘴板分离，然而，在喷嘴板上发现油墨的少许痕迹。
C：与喷嘴板粘结的油墨几乎完全从喷嘴板分离，然而，在喷嘴板上发现油墨的一些痕迹。
D：与喷嘴板粘结的油墨几乎不从喷嘴板分离，在喷嘴板上发现油墨的大量痕迹。
如表4～6所示，含有表面接枝有预定的聚合物链的颜料的实施例在防止油墨与喷嘴板粘结方面产生C或更好的评价结果，而不含该颜料的比较例在防止油墨与喷嘴板粘结方面产生D的评价结果。
而且，含有表面接枝有聚合物链且体均粒径大于树脂细颗粒的体均粒径的颜料的各实施例，与含有体均粒径小于树脂细颗粒的体均粒径的颜料的各实施例10～13相比，在防止油墨与喷嘴板粘结以及保持良好的喷出性方面具有更好的评价结果。
而且，将进行过表面氧化处理但不具有聚合物链的颜料与表面接枝有聚合物链的颜料组合使用的实施例17和18，与仅使用表面接枝有聚合物链的颜料的其它实施例相比产生更好的图像浓度。
表1
Figure BDA0000088241540000201
表2
表3
Figure BDA0000088241540000221
表1～3中作为商品名示出的材料的制造商和类型如下所示。
SANMOL EW102(Sanyo Chemical Industries，Ltd.制)：丙烯酸类有机硅树脂细颗粒的分散体。
538(Johnson Polymers制)：丙烯酸类树脂细颗粒的分散体。
450(Johnson Polymers制)：丙烯酸酯-苯乙烯树脂细颗粒的分散体。
LX432M(ZEON CORPORATION制)：苯乙烯-丁二烯树脂细颗粒的分散体。
TAKELAC W5661(MITSUI CHEMICALS POLYURETHANES，INC制)：氨基甲酸酯树脂细颗粒的分散体。
SOFTANOL EP7025(NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.制)：非离子型表面活性剂。
CERFLON S-111(ASAHI GLASS CO.，LTD.制)：氟化表面活性剂。
表4
Figure BDA0000088241540000231
表5
Figure BDA0000088241540000232
表6
Figure BDA0000088241540000233
Figure BDA0000088241540000241
(实施例23)
将实施例1和5的各油墨滴递送到由表7中规定的材料制成的板(支持体)上，并根据小标题<油墨与喷嘴板的粘结>下描述的评价工序研究各油墨滴与板粘结的强度。结果示于表8中。
表7
  支持体   拒水处理   临界表面张力(mN/m)
  铝   SR2411(Dow Corning Toray Co.，Ltd.)   21.6
  PTFE   无   18.5
PTFE：聚四氟乙烯
表8
Figure BDA0000088241540000242
附图标记列表
1.喷墨记录装置
11.喷墨头
12.安装有喷墨头11的滑架
13.导杆
14.纸传送机构
15.传送辊
16.张力辊
17.传送带
18.墨盒
19.副槽

Claims (6)

1.喷墨记录油墨，其包含：
颜料，
树脂细颗粒，
水溶性有机溶剂，和
水，
其中聚合物链经由直接的键接枝到所述颜料的表面，且该聚合物链由至少一种单体组成，所述至少一种单体选自由以下化学式(1)～(4)表示的单体：
Figure FDA0000370420560000011
化学式(1)
在化学式(1)中，R1表示H和CH3之一，且"n"表示碳原子数并且"n"为12～18；
Figure FDA0000370420560000012
化学式(2)
在化学式(2)中，R2和R3各自表示H和CH3之一，且"m"表示重复单元数并且"m"为4～12；
Figure FDA0000370420560000021
化学式(3)
在化学式(3)中，R4和R5各自表示H和CH3之一，且"p"表示重复单元数并且"p"为6～9；以及
化学式(4)
在化学式(4)中，R6和R7各自表示H和CH3之一，且"k"和"l"各自表示重复单元数并且"k+l"为4～12。
2.根据权利要求1所述的喷墨记录油墨，其中所述树脂细颗粒的体均粒径小于各自接枝有聚合物链的所述颜料颗粒的体均粒径。
3.根据权利要求1所述的喷墨记录油墨，其中所述喷墨记录油墨进一步包含碳颗粒，所述碳颗粒进行过表面氧化处理且没有聚合物接枝到其上。
4.墨盒，其包含：
容器，和
根据权利要求1～3中任一项所述的喷墨记录油墨，
其中所述容器含有所述喷墨记录油墨。
5.喷墨记录装置，其包含：
墨盒，所述墨盒包含：容器，和根据权利要求1～3中任一项所述的喷墨记录油墨，
其中所述墨盒安装在所述喷墨记录装置中，和
其中所述容器含有所述喷墨记录油墨。
6.油墨记录物，其包含：
根据权利要求1～3中任一项所述的喷墨记录油墨，
其中所述油墨记录物使用所述喷墨记录油墨印刷。
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